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以VMware虛擬化平臺為核心、預先整合伺服器與儲存設備等基礎設施硬體,訴求幫助用戶快速完成機房環境建置的融合式基礎架構產品,市面上已有很多,不過VMware在今年8月協同多家硬體廠商共同推出的EVO:RAIL,卻是一種相當不同的解決方案。

一般的融合式基礎架構套件,雖然預先整合了所有IT環境必要的設備,但運算與儲存功能是分別由各自獨立的伺服器與SAN儲存設備來提供。而EVO:RAIL藉由採用VMware Virtual SAN(VSAN)來提供儲存應用,將運算與儲存功能整合一個單一單元,進化為新的「超融合」架構。

這裡介紹的SuperServer 2027TR是Supermicro推出的EVO:RAIL產品,在一臺2U/4節點的Xeon E5伺服器上,預載了VMware vSphere、Virtual SAN、vCenter Sever、vCenter Log Insight等軟體,構成100%由VMware軟體驅動、包含了運算、網路、儲存與管理在內的完整IT基礎設施單元,整套系統經過預先組裝與驗證,搭配VMware提供的專屬管理工具——EVO:RAIL引擎,可幫助用戶迅速完成IT基礎設施的建置。

VMware軟體定義基礎架構的進一步擴展

EVO:RAIL是 VMware軟體定義基礎架構自然擴展的結果。以Hypervisor軟體平臺起家的VMware,最早著手的是伺服器虛擬化領域,也就是運算資源的軟體定義化,接下來便以Hypervisor為核心,陸續將觸角延伸到網路與儲存資源的軟體定義化應用,推出與vSphere平臺配套的NSX與VSAN等產品,在有了可提供共享儲存服務的VSAN後,進一步將VSAN與vSphere整合在一個單元中,成為一個完全由VMware軟體驅動、包含運算、儲存、網路等完整IT基礎設施的單元,也是順理成章之事,這樣的產品也就是今日的EVO:RAIL。

EVO:RAIL是一個由VMware主導、伺服器硬體廠商協力的軟、硬體合一的解決方案,以VMware的軟體,搭配伺服器廠商的硬體組成套件。軟體部份包括vSphere的Enterprise Plus版、VSAN、vCenter Server、vCenter Log Insight,以及一個專門用來幫助部署、設定與管理整個套件的EVO:RAIL引擎。硬體部份則採用2U/4節點的Xeon E5伺服器,每臺伺服器構成一個4節點的叢集基本單元。

目前已有相當多伺服器供應商推出了EVO:RAIL產品,包括Dell、EMC、富士通、net one、Supermicro、浪潮(inspur)等第一波參與廠商,以及稍晚參與的HP與HDS等,由於所有EVO:RAIL產品都是基於VMware設定的規格與架構,所以各廠商的產品規格與特性也是大同小異,我們這裡介紹的SuperServer 2027TR,便是Supermicro的EVO:RAIL產品。

無SAN、無RAID的叢集架構

EVO:RAIL底層的硬體裝置,是由x86伺服器,與伺服器內安裝的SSD、硬碟與網路卡等通用硬體元件所組成,再透過VMware虛擬化平臺軟體的驅動,來提供運算、儲存、網路與管理功能,而不依賴任何專屬硬體設備,是一種軟體定義式架構產品。

EVO:RAIL應用伺服器構成的叢集,是透過ESXi軟體平臺以VM型式來向用戶提供運算資源,至於VM需要的儲存空間,則透過VSAN將各節點的本機磁碟機共同構成一個叢集式的datastore儲存區來提供。所以EVO:RAIL應用伺服器自身便能提供完整的運算與儲存功能,不依賴任何外接SAN儲存設備。由於所有運算與儲存功能都是透過VMware Hypervisor的元件來提供,所以透過VMware的管理工具就能管理EVO:RAIL所有功能,設定與管理比起採用外接SAN設備、運算與儲存分離的傳統架構更為簡便。

此外,由於VSAN也要求以直通方式(pass-through)存取硬碟,而不使用任何磁碟控制器的RAID功能,所以EVO:RAIL也就成為一種無SAN、無RAID的架構,僅依靠vSphere HA叢集的高可用性功能,與VSA叢集的跨叢集資料複製功能,來保證VM服務與資料的可用性。

vSphere HA叢集可提供跨節點的VM失效切換功能,來保證VM服務的可用性;VSA則能提供N+1的寫入I/O鏡像功能,將每筆資料複製成N+1份並分散存放到2N+1臺節點上,任一節點損壞,仍能從其他節點保存的資料複本回復原始VM資料。

EVO:RAIL還可藉由VSA提供的SSD快取功能,來克服I/O瓶頸問題——在VSA架構下,每個EVO:RAIL節點都配置了1臺SSD充當讀取與寫入快取(VSAN預設將快取用SSD的70%容量作為讀取快取,30%容量作為寫入快取),可減少VM存取底層硬碟的機率,有效提高存取效能。

而且由於VSAN是直接使用伺服器節點的本機磁碟來構成datastore,資料存取路徑少了SAN網路這個環節,各伺服器節點上運行的VM可就近從本機存取資料,這種架構還有降低I/O存取延遲的效益—VM與底層儲存裝置間存取路徑經過的環節越少,I/O存取延遲也更少,結合SSD快取可進一步提高VM的I/O效能,打通虛擬化應用環境常見的I/O瓶頸問題。

因此儘管EVO:RAIL沒有傳統IT環境必備的SAN與RAID,但藉由vSphere HA與VSAN叢集的功能,仍能提供充分的擴展性、可用性、資料保護能力與I/O效能。

便於彈性擴充的模組化單元

每個4節點EVO:RAIL應用伺服器,構成一個含4臺Hypervisor主機、共享一個VSAN共享datastore儲存區的叢集環境。每臺這樣的4節點伺服器,就是一個擁有完整運算與儲存功能的獨立系統,用戶可一次以一臺4節點應用伺服器為單位,來逐步擴充叢集規模,從而擴展運算效能與儲存空間,目前EVO:RAIL 1.0版支援的最大叢集規模。是4臺伺服器一共16個節點。

透過EVO:RAIL這種以一臺、一臺應用伺服器為單位的擴充型式,也讓企業機房的擴充變得更為簡單明瞭,每臺EVO:RAIL應用伺服器的效能與容量都是確定、可預測的,透過在叢集中堆疊更多EVO:RAIL應用伺服器,便能線性地擴展效能與容量,採購與建置都變得更簡易。

靈活的產品採購

EVO:RAIL是一種同時包含了軟、硬體的套件,先由VMware向參與這項計畫的協力硬體供應商提供軟體套件,然後再由Dell、EMC、富士通、net one、Supermicro、浪潮(inspur)這些協力硬體供應商,負責向終端用戶銷售,並提供軟硬體建置與維護服務。所以儘管各廠商的EVO:RAIL套件產品規格都大同小異,不過用戶仍可依照自己對硬體廠牌的喜好,向不同的硬體廠商取得EVO:RAIL套件。

以我們這次介紹的Supermicro為例,1臺4節點EVO:RAIL應用伺服器套件,包含硬體與VMware軟體授權在內的建議售價是480萬元,含3年的維護與軟體升級,在保固期間內,可為用戶免費升級相關軟體元件。

 

提供完整部署、設定與管理功能

EVO:RAIL在出廠時,便已預先安裝好包括Hypervisor與管理工具在內的所有系統軟體,所以用戶不需要進行系統安裝,在部署方面唯一要作的工作,是將EVO:RAIL應用伺服器接上交換器,並確保交換器參數設定滿足EVO:RAIL需求即可。接下來,只需透過EVO:RAIL管理引擎啟用系統、設好基本環境參數(為系統命名、設定IP位址與密碼等),就能開始使用系統進行VM操作,VMware宣稱最快只需15分鐘就能完成初始設定啟用系統。

EVO:RAIL管理引擎是一個涵蓋了部署、組態設定與系統管理的工具,可以用來設定與管理EVO:RAIL叢集硬體,還提供了基本的VM操作功能。第一次使用時,用戶使用瀏覽器透過EVO:RAIL應用伺服器出廠預設的組態設定IP,就能登入EVO:RAIL管理引擎的組態設定畫面,用戶可選擇讓系統自動套用設定,也可自行調整各項環境參數,或透過上傳既有的設定檔讓系統套用。

完成系統初始設定後,便可利用瀏覽器登入EVO:RAIL管理引擎的管理介面執行管理作業。

EVO:RAIL管理介面透過左端的工具列,可提供VM監控、建立VM、硬體健康監控、組態管理與執行任務追蹤等5大功能項目,基本的VM操作,包括建立、刪除VM、複製VM、VM的開關機,或是開啟VM的Console端畫面以便操作VM的Guest OS等,都可直接在EVO:RAIL管理介面中執行,無需透過Web Client或vSphere Client等正規的VMware管理工具,而且EVO:RAIL管理介面的圖像化引導功能還更精緻與親和。當然,完整的vSphere管理功能還是必須透過正規管理工具來進行。

但要特別注意的是,EVO:RAIL套件中多數軟體套件都是可以另外單獨購買取得,唯有EVO:RAIL引擎這個方便的設定管理工具,VMware只在EVO:RAIL這個應用伺服器套件產品中提供,沒有單獨出售。

 

透過部署介面完成初始設定

從遠端以瀏覽器登入尚未設定的EVO:RAIL伺服器後,便進入組態設定畫面,有「開始!(Just Go!)」 與「修改我(Customize Me!)」 與「上傳組態檔」等3種設定模式,第1種會自動設定主機名稱與IP位址,用戶只需設定管理密碼即可;第2種由用戶自行設定主機名稱、IP與密碼等參數;第3種是將既有json格式組態檔上傳讓系統直接套用。

 

監控EVO:RAIL系統健康狀況

透過點選EVO:RAIL管理介面左端工具列的Health項目,可以圖像型式監控整個EVO:RAIL叢集中各節點的運作狀況,以及處理器、記憶體與磁碟容量等實體資源的耗用,點選Config項目則可收集日誌檔並匯出供分析使用。

 

自動偵測與新增EVO:RAIL叢集節點

擴充新節點的作業是自動化的,管理介面會自動偵測到新增的應用伺服器,如果保留給系統用的IP位址足夠,只需按下確認,系統便會自動完成新增節點作業。只有保留的IP不足時,才需由用戶介入提供可用的IP位址。

 

利用EVO:RAIL管理介面,執行VM的操作

EVO:RAIL管理介面提供了基本的VM管理功能,用戶可以監控叢集中各VM的運行狀態,建立新VM、為VM掛載或卸載ISO檔、複製既有VM、為VM更名、VM的開關機與暫停、開啟VM的控制臺,以及刪除VM等等,而且相關程序都透過圖像化的介面來引導,比vSphere標準的Web Client介面還容易操作。當然進階功能還是必須透過登入Web Client介面來執行。

 

廠商資訊

●      原廠:Supermicro/(02)8226-3990

●      VMware/(02)8758-2804

 

Supermicro SuperServer 2027TR-VRL001的硬體組態

Supermicro是率先參與VMware EVO:RAIL解決方案的伺服器供應商之一,目前旗下的EVO:RAIL產品一共有SuperServer 2027TR與2028TP兩個系列,主要差別在於前者採用的是Ivy Bridge架構E5-2600v2系列處理器,後者則採用最新款Haswell架構的E5-2600v3處理器。

2027TR又分為VRL001與VRL002兩款,差別在於採用的10GbE埠類型不同,VRL001採用的是基於RJ45埠的10GBase-T,VRL002則為光纖型式的SFP+埠,我們這次介紹的是2027TR-VLR001。

如同標準的EVO:RAIL組態設定,2027TR-VLR001是以1個4節點2U機箱為基本單元,初始組態是1個2U/4節點單元,擴充時也是以一次增加1個2U/4節點單元的型式擴充,目前允許擴充到最多4個2U/4節點機箱單元,一共16個節點。

不過,前述規格數字,應該只是VMware當前銷售策略所訂出的上限,而不是實際的系統規格上限。目前vSphere 5.5叢集(HA)與DRS允許的最大主機數量上限,以及VSAN叢集的節點上限都是32臺,目前EVO:RAIL才使用了規格上限的一半。

至於EVO:RAIL以4節點的一臺應用伺服器為起始組態,以及每次擴充都必須以一臺4節點應用伺服器為單位的設定,也是基於銷售策略的便利作法,而不是系統的限制,VSAN實際上最低只需3個節點,擴充時也不需要一次就增加4個節點,可以一次增加1個節點。不過EVO:RAIL以一次增加一臺含完整4節點應用伺服器的做法,在採購搭配上比較簡單明瞭。

每個2027TR節點都含有2顆6核心的Xeon E5-2620v2處理器(Ivy Bridge),以及192GB記憶體,並配置了3臺1.2TB硬碟與1臺400GB SSD。

每個節點的ESXi系統是安裝在1個64GB的SATA DOM模組上,硬碟與SSD則是供VSAN建立叢集儲存區使用,其中3臺硬碟規畫作為datastore儲存區,1臺SSD則作為讀取與寫入快取。

在一個4節點的EVO:RAIL應用伺服器中,Node 1除了安裝了自身的ESXi系統外,還負責執行管理引擎,vCenter等管理元件也是安裝在其中一個節點中。

為了滿足DRS、HA、VSAN的I/O複製等跨伺服器節點的資料傳輸作業需求,每個2027TR節點都配置了2個10GbE埠,以兼顧傳輸頻寬與失效切換的需求。另外還有1組IPMI管理埠,供遠端/Lights-Out管理使用。

 

便於彈性擴充的叢集架構

每臺2027TR-VRL001機箱含有4個伺服器節點,共同組成一個基於HA高可用性與VSAN共享datastore的EVO:RAIL叢集架構,用戶可以一次一臺2U/4節點應用伺服器為單位,逐步擴充叢集規模,目前EVO:RAIL 1.0版最大允許的叢集規模,是4臺伺服器單元、一共16個節點。依照VMware原廠設定的規格,每臺EVO:RAIL應用伺服器,可同時運行100臺通用型VM,或是250臺VDI型VM。

 

2027TR-VRL001的網路傳輸埠配置

為了因應HA高可用性與VSAN的節點間資料複製等功能,所帶來的背景I/O傳輸流量需求,EVO:RAIL要求伺服器節點必需擁有10GbE埠的配置,確保能提供足夠的傳輸頻寬。針對這樣的要求,每個2027TR-VRL001節點都含有2組10GbE埠(1)、2組GbE埠(2)、1組IPMI管理埠(3),這裡介紹的這款VRL-001採用的埠是基於RJ45的10GBase-T型式10GbE,另一款VRL-002的10GbE埠,則是採用光纖的SFP+型式。

 

2027TR-VRL001伺服器節點組態

每個2027TR-VRL001伺服器節點都是一臺二路Xeon E5伺服器,含有2顆E5-2620v2處理器與16個記憶體插槽,可提供12個Ivy Bridge處理器核心與192GB記憶體的運算資源。另外,每個節點都還會有1個64GB容量的SATA DOM,用於安裝開機用的ESXi軟體。出貨到用戶手上時,每組節點都已完成軟體元件的安裝,用戶透過部署介面設定基本環境參數後,即可啟用系統。

 


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